§ 22. Хімічная раўнавага

Хімічныя ўласцівасці рэчываў вы ў большасці выпадкаў вывучалі на прыкладзе неабарачальных рэакцый, гэта значыць ператварэнняў, якія працякаюць у вызначанных умовах толькі ў адным кірунку. Такія рэакцыі заканчваюцца, калі хаця б адзін з рэагентаў цалкам ператвараецца ў прадукт. Калі рэагенты ўзяты ў стэхіяметрычных суадносінах, то рэакцыя заканчваецца пры поўным ператварэнні ўсіх зыходных рэчываў.

Вывучыўшы матэрыял § 18, вы даведаліся, што існуе мноства абарачальных рэакцый, якія ў пэўных умовах правядзення працякаюць як у прамым, так і ў зваротным напрамках адначасова. У выніку рэакцыі працякаюць не «да канца», а да стану раўнавагі. Пры змяненні ўмоў працякання абарачальнай рэакцыі яе звычайна можна правесці пераважна ў прамым або зваротным напрамку.

У якасці прыкладу разгледзім абарачальную рэакцыю сінтэзу ёдавадароду з газападобных простых рэчываў пры тэмпературы 450 °С:

straight H subscript 2 left parenthesis straight г right parenthesis end subscript space plus space straight I subscript 2 left parenthesis straight г right parenthesis end subscript space rightwards arrow over leftwards arrow space 2 HI subscript left parenthesis straight г right parenthesis end subscript.

У пачатку рэакцыі ў пасудзіне знаходзяцца толькі вадарод H2 і ёд I2.

img
Мал. 49. Змяненне з часам скарасцей прамой і зваротнай рэакцый у ходзе сінтэзу HI

У ходзе рэакцыі іх колькасць паступова памяншаецца. З прычыны гэтага скорасць прамой рэакцыі ўтварэння HI таксама памяншаецца (мал. 49).

Адначасова павялічваецца колькасць ёдавадароду, у выніку чаго скорасць зваротнай рэакцыі (раскладання HI) паступова павялічваецца. Праз нейкі час скорасць і прамой, і зваротнай рэакцый становяцца аднолькавымі і больш не змяняюцца: υпрам. = υадвар..

Такі стан завецца рухомай хімічнай раўнавагай, ці проста хімічнай раўнавагай.

Хімічная раўнавага — гэта ўстойлівы стан рэакцыйнай сумесі, пры якім прамая і зваротная рэакцыі працякаюць з аднолькавай скорасцю. У стане раўнавагі канцэнтрацыі рэагентаў і прадуктаў рэакцыі не змяняюцца з часам і называюцца збалансаванымі.

Хімічная раўнавага ўстанаўліваецца незалежна ад таго, як ажыццяўляецца працэс — злева направа ці справа налева. Калі ў рэактар змясціць ёдавадарод замест сумесі H2 і I2 і нагрэць яго да 450 °С, то праз нейкі час скорасць рэакцыі раскладання HI зраўняецца са скорасцю рэакцыі сінтэзу HI. Атрымаецца раўнаважная сумесь з такімі ж суадносінамі колькасцей H2, I2 і HI, як у выпадку, калі б у якасці зыходных рэчываў рэагентаў была ўзята сумесь роўных колькасцей H2 і I2.